El peso de una sombra

Ayer alguien anónimo me preguntaba a mi Curious Cat al respecto del peso de una sombra, y aunque es una pregunta que a priori parece no tener sentido, lo cierto es que si tiene su cierto sentido.

Para resolver esta pregunta necesitamos saber dos cosas principales. Una de ella es lo que entendemos por “peso”, y la otra es el concepto de “presión de radiación”.

Empecemos por el “peso”. Habitualmente definimos el peso el términos de kilogramos, gramos o miligramos, todas unidades basadas en el gramo. Esta visión, aunque habitual, es incorrecta. El gramo, y por ende el kilogramo, es una unidad de medida de la masa. La masa es una propiedad intrínseca de un cuerpo, este cuerpo tendrá la misma masa en cualquier lugar del universo con independencia de la gravedad local. Por tanto, un objeto que “pesa” (cuya masa es) de 70 kg, como un ser humano promedio, tendrá esta misma masa incluso en un entorno de caída libre donde “no hay gravedad” como sería, por ejemplo, la ISS.

El peso no es la masa, sino que es una fuerza y depende de la masa y de la atracción gravitatoria. De hecho, lo que mide una báscula no es nuestra masa directamente, sino la fuerza que ejercemos sobre la superficie del aparato al situarnos sobre ella. Las unidades adecuadas para hablar del peso son el newton si usamos el Sistema Internacional de Unidades o el kilopondio, si usamos el Sistema Técnico de Unidades. Puesto que un kilopondio (o kilogramo-fuerza) es definido como la fuerza ejercida sobre un cuerpo de masa 1 kg por la gravedad terrestre promedio (9,80665 m/s²), este es equivalente al kilogramo de masa (en la Tierra) y equivale a 9’81 newtons. Por tanto, el peso de un ser humano promedio de 70 kg realmente es de 70 kilopondios si hablamos de peso, siendo el kilogramo lo adecuado para hablar de su masa. Esto será importante más adelante para la cuestión que nos ocupa, pues un cuerpo sin masa puede ejercer una fuerza medible en kilopondios.

El segundo factor que debíamos entender es el concepto de “presión de radiación” y este es algo más complejo de entender. La presión de radiación es la presión que ejerce la radiación electromagnética sobre una superficie.

Trataré de explicar este fenómeno sin entrar mucho en profundidad a riesgo de ganarme las malas miradas de algunos amigos y conocidos físicos. La radiación electromagnética carece de masa, sin embargo posee y puede transmitir energía y momento (cantidad de movimiento, una magnitud física fundamental definida como el producto de la masa por la velocidad). Si tomamos las leyes de Newton, tenemos que el momento se conserva, siendo esta transferencia de momento la responsable de que esta presión de radiación.

En resumidas cuentas podemos decir que la radiación electromagnética es capaz de transferir su cantidad de movimiento a una superficie, siendo este el origen de la presión de radiación, siendo esta muy débil aunque existente.

Añado,a modo de curiosidad, que las velas solares tan mencionadas últimamente se basan precisamente en este fenómeno.

Ahora que tenemos claro que es tanto el peso como la presión de radiación podemos calcular la presión que ejerce la luz del sol en promedio sobre la superficie terrestre. (No hay muchas matemáticas aquí).

Esta presión es el producto de la irradiancia (esto es, la potencia de una onda electromagnética en una superficie dada) por la velocidad de la luz. Este primer dato es, en promedio y en la superficie terrestre, de 1120W/m² (vatios/metro cuadrado), lo que nos da que en promedio la presión de radiación sobre la superficie terrestre es de 3,7359 micropascales. Esto es prácticamente nada, hasta una gota de agua genera una presión mayor, pero continuemos.

Si recordamos la explicación anterior sobre el peso, recordaremos que lo que habitualmente hablamos de “peso X kilogramos” realmente es “peso X kilopondios”. Un pascal equivale a 0,102 kilopondios / metro cuadrado, por tanto la presión de radiación en la superficie terrestre también puede ser expresada como aproximadamente 0’000000381 kilopondios por metro cuadrado.

En este punto y según lo ya explicado podemos decir que cada zona iluminada por el sol está sometida a una presión por metro cuadrado equivalente a la de un objeto de masa 0’000000381 kilogramos, o lo que es lo mismo, un objeto de 0’381 miligramos. Esto significa que cada metro cuadrado de zona iluminada tiene la presión que tendría si hubiera sobre ella un objeto de 0’381 mg, el peso aproximado de dos mosquitos,y puesto que la zona iluminada es la sometida a esta presión, una sombra, al no estarlo, tiene un peso negativo en comparación.

Por tanto, podemos concluir que una sombra de un m2 pesaría teóricamente 0’381 mg menos que la zona iluminada, y por tanto si tomamos la zona iluminada como marco de referencia su peso sería negativo, de -0’381 mg.
En resumen, una sombra de un m² producida por la obstaculización de la luz solar pesaría -0’381 miligramos-fuerza.

Gracias por leerme.

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Un poco de historia: El fonendoscopio.

Cada vez que acudimos al medico por una dificultar respiratoria o procesos similares debemos enfrentarnos a un temido ser llamado fonendoscopio. Los medicos lo usan para escuchar los sonidos internos del organismo, aunque para nosotros como pacientes solo es un trozo de metal frio conectado a dos tubos. Pero no siempre fue asi:

El fonendoscopio, también llamado estetoscopio, fue inventado por el médico René Laënnec en 1816. Cuenta la leyenda que Laënnec en una habitual visita medica a domicilio renunció a auscultar a la enferma del modo común para la época, esto es, pegando directamente la oreja sobre el cuerpo del paciente; se dice que este renuncio se debió a que la enferma era excesivamente recatada, y Laënnec decidió enrollar su cuaderno de notas y, apoyando un extremo en el pecho de la paciente y el otro en su propia oreja. Fue de este modo como Laënnec pudo escuchar con enorme claridad los sonidos producidos por aquel enfermo corazón. Nunca sabremos quien era aquella enferma ni cual era su afección, aunque existen otras muchas leyendas similares sobre el origen de tal idea.

Si nos centramos en los hechos, René Laënnec inventó un primitivo estetoscopio que pronto se hizo tremendamente popular. Los primeros tenian forma de trompetillas y se solían tallar en madera, y no fue sino hasta bien entrado el siglo XX cuando los estetoscopios flexibles y plásticos actuales se popularizaron.

El funcionamiento es muy sencillo: El fonendoscopio moderno está formado principalmente por una membrana y una pequeña campana unidas a un tubo flexible que terminan en dos auriculares.
Al usarlo sobre el paciente de la forma adecuada, el sonido se amplifica gracias a la membrana y se transmite hasta los auriculares, y de este modo, el profesional sanitario puede escuchar los sonidos producidos por los órganos (auscultar) y valorar estos sonidos.
A pesar de que estamos acostumbrados a ver los modernos estetoscopios, quiero hacer una mención especial al estetoscopio de Pinard, descendiente directo de los primitivos fonendoscopios y hoy en día usados principalmente en países del tercer mundo.
Gracias por leerme.

Hablemos sobre gravedad.

Navegando por Twitter he encontrado un interesante tweet de un conocido terraplanista que dice, textualmente, “Las superficies de agua siempre buscan estar niveladas. La idea de unos océanos pegándose a una bola giratoria es ridícula.”

Obviamente se equivoca, veamos por que:

Si alguna vez habéis hecho pompas de jabón, habréis observado que estas siempre son esféricas, sin embargo, ¿os habéis preguntado por que lo son? Podríamos decir que esto es así por que es la forma más “económica” energéticamente hablando. Es la forma que menos energía requiere y toda la masa está distribuida de tal forma que la distancia al centro es cuasiidentica en cada punto de su superficie.

Ahora bien, siguiente pregunta. ¿Por que los planetas son esféricos? Pues exactamente por lo mismo. La masa se distribuye de tal forma que se mantiene a una distancia más o menos idéntica al centro de gravedad. Esto lo apreciamos muy bien en fluidos y en gases, como en los planetas gaseosos, en donde se aprecia con claridad como la masa se distribuye uniformemente. Sin embargo, estos cuerpos generalmente no son esferas perfectas, sino que se encuentran achatadas.

Esto se debe a la rotación. Debemos dejar de entender un planeta rocoso como roca dura e inmaleable, y menos a escalas cosmológicas. Un planeta es más bien como plastilina. Si haces rotar una bola de plastilina un buen rato, esta se irá achatando por los polos. Y lo hará simple y llanamente por culpa de su velocidad de rotación.

Aunque la cuestión era… ¿Por que el agua de un vaso no se curva? Bueno, es que simplemente si se curva. Lo hace de un modo imperceptible a nuestros ojos, pero lo hace. En una masa de agua mayor es más fácilmente observable con un láser y unas pocas medidas.

Por ultimo, al respecto de la propia existencia de la gravedad; si, ha sido medida en multitud de ocasiones, es más, existen aparatos llamados gravímetros que no solo miden la gravedad sino sus variaciones, pero eso es otro cantar y será otro post.

Gracias por leerme.

¿Somos cada vez más tontos?

Cualquier persona que pasee por Twitter descubrirá con desagrado que cada vez existen más personas extremadamente bobas. Y esa persona se equivocará, ya que lo cierto es que la humanidad en su conjunto es cada vez más inteligente, aunque de modo variable.

El CI (Cociente Intelectual) es una puntuación producto del resultado de un test estandarizado para medir la inteligencia, y aunque es relativamente poco precisa para medir la inteligencia individualmente, es una medida interesante a gran escala. Si tomamos los resultados de estos test a lo largo de las décadas, podemos observar un sutil aumento de la puntuación promedio.

Este efecto, llamado Efecto Flynn, muestra que en EEUU, por ejemplo, el CI promedio aumenta 3 puntos cada década.

La medida varía según países, pero en todos se muestra un aumento, lo que parece indicar que la humanidad en conjunto es cada vez más inteligente. Esto tiene varias consecuencias interesantes:

Por una parte, implica que una persona considerada en 1900 como superdotada, en 2018 posiblemente un test de CI la catalogaría como alguien con una inteligencia estándar, y por otro lado implica que, aunque no conocemos bien las causas, la inteligencia tiene algún tipo de factor ambiental que ha permitido ese aumento global de la inteligencia.

Las respuestas son, de momento, escasas, y aunque el efecto es evidente, posiblemente necesitemos una mayor compresión de que es la inteligencia y que miden realmente los test de CI para entender este efecto.

Gracias por leerme.

 

 

Autismo inside: La etiqueta que nunca llevarán las vacunas.

Las vacunas nos acompañan desde hace 300 años, o al menos la idea de una vacuna, y fue Eduard Jenner, y no Pasteur, el que merece el honor de haber comenzado esta práctica.

Jenner observó que las personas que contraían un tipo de viruela, la viruela bobina o viruela vacuna, sobrevivían a los brotes de viruela, es más, ni siquiera volvían a enfermar de tan terrible enfermedad. Basándose en sus observaciones, comenzó a inocular a los humanos la cepa bovina de la viruela, salvando una increíble cantidad de vidas al extenderse la práctica.

Pasteur, en cambio, creó otras muchas vacunas, a base de cultivos atenuados de bacterias (básicamente, cultivos poco o nada virulentos de bacterias patógenas). De este modo, creó vacunas contra el carbunco y contra la rabia, y acuñó el propio término “vacuna”, en honor a Jenner A finales del siglo XIX se crearon leyes de vacunación obligatoria y en el siglo XX se fueron desarrollando otras muchas vacunas.

El movimiento antivacunas no es reciente, de hecho, data de la época de Jenner, por ejemplo, el sermón “La de la Inoculación”, del teólogo Edmund Massey, donde argumentaba que las enfermedades eran enviadas por Dios y que cualquier intento de evitarlas atenta contra Su voluntad.

Sin embargo, el movimiento antivacunas que todos conocemos fue refundado por Andrew Jeremy Wakefield, que en 1998 publicó en The Lancet un artículo, ya desacreditado, donde relacionaba la vacuna triple vírica con el autismo.

Su artículo fraudulento fue retirado por The Lancet, y se descubrió que había sido pagado por un grupo de padres con interés en demandar a una serie de farmacéuticas, además de su intención de lanzar al mercado su propia vacuna triple vírica.

A pesar de que no se encontró relación entre vacunas y autismo por otros investigadores, esto no fue suficiente para contener el daño que supuso la publicación del artículo, y a día de hoy, Wakefield es la cara visible del movimiento antivacunas.

Existen una serie de argumentos usados habitualmente por los antivacunas, que expondré a continuación:

 

Argumento n° 1: El artículo de Wakefield.

El artículo de Wakefield fue retirado y no se ha encontrado relación entre autismo y vacunas por ninguna investigación hasta la fecha.

Argumento n°2: El tiomersal fue retirado de las vacunas, por algo sería.

El tiomersal es un compuesto derivado del mercurio que fue usado como conservante para las vacunas desde 1930, y fue retirado de las vacunas 70 años después, sin que hubiera producido daños. Fue retirado precisamente por presiones del colectivo antivacunas, así que los mismos que usan este argumento fueron los que obligaron a su retirada.
Argumento n°3 (y el más hilarante desde mi punto de vista): Las vacunas no han demostrado su efectividad.

Encuentro profundamente innecesario, y no tengo conocimientos suficientes, para explicar toda la teoría germinal ni el funcionamiento en profundidad de las vacunas, así que me limitaré a enlazar una serie de gráficos que muestran la caída en picado de algunas enfermedades tras la aprobación de su vacuna correspondiente.

Como podemos apreciar, ambas enfermedades descendieron en incidencia hasta su casi total erradicación tras la aprobación de su vacuna.
Argumento n°4: La teoría germinal de la enfermedad no está demostrada.
La teoría germinal de la enfermedad tiene más de 2 siglos de historia y está perfectamente demostrada tras más de 200 años de pruebas y estudios, conocemos muchísimas bacterias y virus, patógenas y no patógenas, y las tenemos perfectamente clasificadas.
Argumento n°5: El sistema inmune está perfectamente preparado para luchar contra las enfermedades, la vacunación es innecesaria.
Este argumento se cae por su propio peso, si realmente pudiéramos luchar contra todas las enfermedades y vencerlas, sobreviviriamos a todas las enfermedades,o como mínimo las tasas de mortalidad se hubiesen mantenido estables tras la aprobación de las vacunas para una enfermedad.
Argumento n°6: Dios creó la enfermedad, si morimos por ella es Su voluntad y no podemos negarnos.
Asumamos que Dios es real, que creó la enfermedad, y que es su voluntad que muramos a por ella. En ese caso, Dios es un ser genocida que ha quitado la vida a gran parte de la humanidad y ha permitido que niños mueran y sigan muriendo alrededor del mundo, lo cual, bajo esta premisa, choca radicalmente con la idea de un Dios bueno y amoroso.
Argumento n°7: Las vacunas no están lo bastante estudiadas.
Cada vacuna y cada medicamento, pasan por un estudio in vitro para comprobar su efecto sobre un cultivo, un estudio en animales si fuera necesario (y no suele serlo), uno o varios estudios en humanos sanos, para comprobar la toxicidad y efectos secundarios y uno o varios estudios en humanos enfermos para comprobar la eficacia. No se pasa al siguiente estudio si no se ha completado con buenos resultados el anterior, de tal modo que están lo bastante estudiadas y comprobadas como para su administración segura a la población.

Argumento n°8: Atenta contra la libertad individual.

Es un problema colectivo, atenta contra la inmunidad de manada. Existe un grupo de personas que por alguna causa no pueden ser vacunadas, o tienen un sistema inmune lo bastante debilitado como para que las vacunas pierdan efecto, de tal modo que están protegidas por el resto de personas que si se han vacunado. El problema es que si dejamos de vacunar al suficiente porcentaje de la población, estas personas que no son inmunes tienen mucha probabilidad de contraer algún patógeno de personas de su alrededor.
Argumento n°9: Las vacunas producen efectos secundarios.
Si, es cierto, en un ínfimo porcentaje de la población producen algunos efectos secundarios, que en muy pocos casos son graves. Estos efectos secundarios están bien documentados, se trabaja para disminuirlos y se dan con casi cualquier fármaco. El Dalsy tiene efectos secundarios, pero nadie pensaría en no dárselo a un niño que arde de fiebre.

Argumento n° 10: Mi prima/tío/vecino/pariente/amiga vacunó a su hijo y desarrolló autismo/esclerosis/gripe/leucemia.

Eso es igual que “Mi prima/tío/vecino/pariente/amiga dio un vaso de agua a su hijo y desarrolló autismo/esclerosis/gripe/leucemia”. El cerebro humano tiene la irritante necesidad de buscar patrones, existan o no, pero debemos recordar que correlación no implica causalidad y que una cosa haya ocurrido tras otra no implica que una sea a causa de la otra. Un ejemplo muy sencillo: “Se me cayeron las llaves y a los 10 segundos hubo un terremoto” Evidentemente, la caída de las llaves no produce dicho terremoto, es obvio, y de igual forma debemos pensar cuando nos cuentan o vivimos esta clase de testimonios.


Espero que esto sea suficiente para explicar a todas esas personas que creen que las vacunas pueden dañar a sus hijos de alguna forma, que las vacunas son seguras y eficaces.

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